公布日：2022.07.15
申請日：2022.03.10
分類號：C02F11/04(2006.01)I;C02F11/02(2006.01)I;B01D53/84(2006.01)I;B01D53/52(2006.01)I;C10L3/10(2006.01)I;B08B3/02(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，配置有沼氣循環(huán)攪拌系統(tǒng)、污泥外循環(huán)加熱系統(tǒng)和純氧布氣系統(tǒng)，厭氧消化池的池內(nèi)空間被劃分為位于上部的頂空區(qū)域和位于下部的液相區(qū)域，純氧布氣系統(tǒng)分別連通沼氣循環(huán)攪拌系統(tǒng)、污泥外循環(huán)加熱系統(tǒng)和厭氧消化池的頂空區(qū)域，頂空區(qū)域的池壁及液相區(qū)域的混合液中均添加有硫氧化菌。采用本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)在厭氧消化池內(nèi)進行沼氣脫硫的目的，同步高效清除硫單質(zhì)副產(chǎn)物；本發(fā)明配置簡單，設備投資及運行成本低，具有十分廣闊的應用前景。
權利要求書
1.一種氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，包括厭氧消化池(1)，所述厭氧消化池(1)配置有沼氣循環(huán)攪拌系統(tǒng)、污泥外循環(huán)加熱系統(tǒng)和純氧布氣系統(tǒng)，所述厭氧消化池(1)的池內(nèi)空間被劃分為位于上部的頂空區(qū)域(2)和位于下部的液相區(qū)域(3)，所述純氧布氣系統(tǒng)分別連通所述沼氣循環(huán)攪拌系統(tǒng)、所述污泥外循環(huán)加熱系統(tǒng)和所述厭氧消化池(1)的頂空區(qū)域(2)，所述頂空區(qū)域(2)的池壁及所述液相區(qū)域(3)的混合液中均添加有硫氧化菌；所述厭氧消化池(1)的液相區(qū)域(3)的池壁構(gòu)成圓柱形，所述厭氧消化池(1)的頂空區(qū)域(2)的池壁自所述厭氧消化池(1)內(nèi)氣液分界面處開始向外傾斜，所述厭氧消化池(1)的頂空區(qū)域(2)的池頂蓋(6)為圓弧形；所述厭氧消化池(1)配置有頂空硫沉淀清洗管組，所述頂空硫沉淀清洗管組由用于清洗所述厭氧消化池(1)的頂空區(qū)域(2)的池頂蓋(6)的池頂硫沉淀清洗管組和用于清洗所述厭氧消化池(1)的頂空區(qū)域(2)的池壁的側(cè)壁硫沉淀清洗管組組成，所述頂空硫沉淀清洗管組的清洗水源為中水；所述池頂硫沉淀清洗管組包括依次連接的沖洗水總管(21)、沖洗水支管(22)、頂蓋沖洗環(huán)管及頂蓋沖洗噴嘴(23)，所述頂蓋沖洗環(huán)管貼鄰所述厭氧消化池(1)的池頂蓋(6)布置，所述頂蓋沖洗環(huán)管采用與所述厭氧消化池(1)中心軸同軸的內(nèi)外大小環(huán)布置；所述厭氧消化池(1)設置有硫沉淀收集排放管組，所述硫沉淀收集排放管組包括浮渣收集排放管組，所述浮渣收集排放管組以所述厭氧消化池(1)的中軸線為對稱軸呈環(huán)形對稱布置；所述浮渣收集排放管組包括相互串接的環(huán)形浮渣收集排放管(28)和浮渣總管(29)，所述環(huán)形浮渣收集排放管(28)采用中心位于同一高度處的內(nèi)外大小環(huán)布置形式，所述浮渣收集排放管組在所述厭氧消化池(1)的液面水平高度處沿所述環(huán)形浮渣收集排放管(28)徑向內(nèi)外壁上布置有浮渣收集排放孔，所述浮渣收集排放孔沿所述環(huán)形浮渣收集排放管(28)間隔均勻布置。
2.如權利要求1所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，所述厭氧消化池(1)的頂空區(qū)域(2)的池壁自所述厭氧消化池(1)內(nèi)氣液分界面處開始向外傾斜角度為大約10°。
3.如權利要求1所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，所述頂空區(qū)域(2)的容積按厭氧消化沼氣產(chǎn)量的1.5-5.0h停留時間計算。
4.如權利要求1所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，所述沼氣循環(huán)攪拌系統(tǒng)包括依次連接的沼氣總管(7)、沼氣循環(huán)攪拌總管(8)和沼氣循環(huán)攪拌布氣管(9)，所述沼氣總管(7)連通所述厭氧消化池(1)的頂空區(qū)域(2)，所述沼氣循環(huán)攪拌布氣管(9)連通所述厭氧消化池(1)的液相區(qū)域(3)；所述污泥外循環(huán)加熱系統(tǒng)包括外循環(huán)污泥管路(11)、原泥進泥總管(12)和泥水熱交換器(13)，所述原泥進泥總管(12)通過所述泥水熱交換器(13)連通所述厭氧消化池(1)的液相區(qū)域(3)，所述外循環(huán)污泥管路(11)一端連通厭氧消化池(1)的液相區(qū)域(3)，另一端連接所述泥水熱交換器(13)。
5.如權利要求4所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，所述純氧布氣系統(tǒng)包括純氧總管(14)、分別連接所述純氧總管(14)的頂空布氣管組、沼氣注氣混合管組及外循環(huán)污泥注氣混合管組，所述頂空布氣管組包括依次連接的頂空布氣總管(15)、頂空布氣環(huán)管(16)及管道噴嘴，所述沼氣注氣混合管組包括沼氣注氣支管(17)及沼氣管道混合器(18)，所述沼氣注氣支管(17)通過所述沼氣管道混合器(18)連通所述沼氣循環(huán)攪拌總管(8)，所述外循環(huán)污泥注氣混合管組包括污泥注氣支管(19)及污泥管路混合器(20)，所述污泥注氣支管(19)通過所述污泥管路混合器(20)連通所述外循環(huán)污泥管路(11)。
6.如權利要求1所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，所述頂蓋沖洗環(huán)管的內(nèi)環(huán)直徑為所述厭氧消化池(1)直徑的1/4，所述頂蓋沖洗環(huán)管的外環(huán)直徑為所述厭氧消化池(1)直徑的3/4。
7.如權利要求1所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，所述頂蓋沖洗噴嘴(23)均勻布置在所述頂蓋沖洗環(huán)管的內(nèi)環(huán)及外環(huán)環(huán)管上，所述頂蓋沖洗噴嘴(23)具有按60°間隔布置的三向射流口，其中一處射流口按豎直向下布置，另兩處射流口傾斜向上。
8.如權利要求1所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，所述側(cè)壁硫沉淀清洗管組包括側(cè)壁沖洗環(huán)管(26)和側(cè)壁沖洗噴嘴(27)，所述側(cè)壁沖洗環(huán)管(26)貼鄰所述厭氧消化池(1)的池壁頂部布置，所述側(cè)壁沖洗噴嘴(27)均勻布置在所述側(cè)壁沖洗環(huán)管(26)上。
9.如權利要求8所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，其特征在于，所述側(cè)壁沖洗噴嘴(27)上設置一處射流口，所述射流口的方向與所述厭氧消化池(1)的頂空側(cè)壁呈大約30°角布置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服傳統(tǒng)厭氧消化池普遍存在的沼氣脫硫系統(tǒng)投資成本高、系統(tǒng)配置復雜、運行成本高、運行維護難度大的問題，有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，旨在降低厭氧消化池及其沼氣脫硫系統(tǒng)的投資，簡化系統(tǒng)配置，降低運行成本，減小運行維護的難度，以解決現(xiàn)有技術中的不足。
為了達到上述目的，本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的：
提供一種氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，包括厭氧消化池，所述厭氧消化池配置有沼氣循環(huán)攪拌系統(tǒng)、污泥外循環(huán)加熱系統(tǒng)和純氧布氣系統(tǒng)，所述厭氧消化池的池內(nèi)空間被劃分為位于上部的頂空區(qū)域和位于下部的液相區(qū)域，所述純氧布氣系統(tǒng)分別連通所述沼氣循環(huán)攪拌系統(tǒng)、所述污泥外循環(huán)加熱系統(tǒng)和所述厭氧消化池的頂空區(qū)域，所述頂空區(qū)域的池壁及所述液相區(qū)域的混合液中均添加有硫氧化菌。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述厭氧消化池的液相區(qū)域的池壁構(gòu)成圓柱形，所述厭氧消化池的頂空區(qū)域的池壁自所述厭氧消化池內(nèi)氣液分界面處開始向外傾斜，所述厭氧消化池的頂空區(qū)域的池頂蓋為圓弧形。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述厭氧消化池的頂空區(qū)域的池壁自所述厭氧消化池內(nèi)氣液分界面處開始向外傾斜角度為大約10°。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述頂空區(qū)域的容積按厭氧消化沼氣產(chǎn)量的1.5-5.0h停留時間計算。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述沼氣循環(huán)攪拌系統(tǒng)包括依次連接的沼氣總管、沼氣循環(huán)攪拌總管和沼氣循環(huán)攪拌布氣管，所述沼氣總管連通所述厭氧消化池的頂空區(qū)域，所述沼氣循環(huán)攪拌布氣管連通所述厭氧消化池的液相區(qū)域；所述污泥外循環(huán)加熱系統(tǒng)包括外循環(huán)污泥管路、原泥進泥總管和泥水熱交換器，所述原泥進泥總管通過所述泥水熱交換器連通所述厭氧消化池的液相區(qū)域，所述外循環(huán)污泥管路一端連通厭氧消化池的液相區(qū)域，另一端連接所述泥水熱交換器。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述純氧布氣系統(tǒng)包括純氧總管、分別連接所述純氧總管的頂空布氣管組、沼氣注氣混合管組及外循環(huán)污泥注氣混合管組，所述頂空布氣管組包括依次連接的頂空布氣總管、頂空布氣環(huán)管及管道噴嘴，所述沼氣注氣混合管組包括沼氣注氣支管及沼氣管道混合器，所述沼氣注氣支管通過所述沼氣管道混合器連通所述沼氣循環(huán)攪拌總管，所述外循環(huán)污泥注氣混合管組包括污泥注氣支管及污泥管路混合器，所述污泥注氣支管通過所述污泥管路混合器連通所述外循環(huán)污泥管路。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述厭氧消化池配置有頂空硫沉淀清洗管組，所述頂空硫沉淀清洗管組由用于清洗所述厭氧消化池的頂空區(qū)域的池頂蓋的池頂硫沉淀清洗管組和用于清洗所述厭氧消化池的頂空區(qū)域的池壁的側(cè)壁硫沉淀清洗管組組成，所述頂空硫沉淀清洗管組的清洗水源為中水。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述池頂硫沉淀清洗管組包括依次連接的沖洗水總管、沖洗水支管、頂蓋沖洗環(huán)管及頂蓋沖洗噴嘴，所述頂蓋沖洗環(huán)管貼鄰所述厭氧消化池的池頂蓋布置，所述頂蓋沖洗環(huán)管采用與所述厭氧消化池中心軸同軸的內(nèi)外大小環(huán)布置。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述頂蓋沖洗環(huán)管的內(nèi)環(huán)直徑為所述厭氧消化池直徑的1/4，所述頂蓋沖洗環(huán)管的外環(huán)直徑為所述厭氧消化池直徑的3/4。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述頂蓋沖洗噴嘴均勻布置在所述頂蓋沖洗環(huán)管的內(nèi)環(huán)及外環(huán)環(huán)管上，所述頂蓋沖洗噴嘴具有按60°間隔布置的三向射流口，其中一處射流口按豎直向下布置，另兩處射流口傾斜向上。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述側(cè)壁硫沉淀清洗管組包括側(cè)壁沖洗環(huán)管和側(cè)壁沖洗噴嘴，所述側(cè)壁沖洗環(huán)管貼鄰所述厭氧消化池的池壁頂部布置，所述側(cè)壁沖洗噴嘴均勻布置在所述側(cè)壁沖洗環(huán)管上。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述側(cè)壁沖洗噴嘴上設置一處射流口，所述射流口的方向與所述厭氧消化池的頂空側(cè)壁呈大約30°角布置。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述厭氧消化池設置有硫沉淀收集排放管組，所述硫沉淀收集排放管組包括浮渣收集排放管組，所述浮渣收集排放管組以所述厭氧消化池的中軸線為對稱軸呈環(huán)形對稱布置。
如所述氣液兩相內(nèi)脫硫高效厭氧消化池，所述浮渣收集排放管組包括相互串接的環(huán)形浮渣收集排放管和浮渣總管，所述環(huán)形浮渣收集排放管采用中心位于同一高度處的內(nèi)外大小環(huán)布置形式，所述浮渣收集排放管組在所述厭氧消化池的液面水平高度處沿所述環(huán)形浮渣收集排放管徑向內(nèi)外壁上布置有浮渣收集排放孔，所述浮渣收集排放孔沿所述環(huán)形浮渣排放管間隔均勻布置。
本發(fā)明技術方案的有益效果是：
1、利用消化池本體對消化池沼氣中的硫化氫進行脫除，打破傳統(tǒng)“厭氧消化—沼氣脫硫”的兩段式工藝的隔離，實現(xiàn)一段式“厭氧消化+沼氣脫硫”協(xié)同工藝，將兩者融合，是技術上的較大突破和進步；
2、除硫系統(tǒng)與厭氧消化池本體系統(tǒng)的高度協(xié)同和融合，氣相脫硫與液相脫硫的協(xié)同實現(xiàn)氣、液兩相流高效內(nèi)除硫：氣相脫硫利用消化池本體頂空實現(xiàn)，液相脫硫利用消化池本體的沼氣循環(huán)及污泥循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)；
3、硫沉淀清洗與消化池消泡系統(tǒng)協(xié)同，硫沉淀收集與消化池液面浮渣收集系統(tǒng)協(xié)同，硫氧化過程與硫沉淀物去除協(xié)同，實現(xiàn)硫的全過程管控；
4、氣液兩相內(nèi)脫硫工藝系統(tǒng)配置簡單，設備投資及運行成本低，將大力推動沼氣資源化利用的技術進步，助力城鎮(zhèn)污水、污泥處理的綠色低碳建設，為碳中和貢獻力量，具有十分廣闊的應用前景。
（發(fā)明人：周友飛;胡維杰;張辰）
